IIC总线协议

前言:年前给老师做个红外抄表系统,,现在对当中用到的一些模块总结一下.

1.只有在总线空闲时才允许启动数据传送.

2.在数据传送过程中,当时钟线为高电平时,数据线必须保持稳定状态,不允许有跳变.时钟线为高电平时,数据线的任何电平变化将被看做总线的起始或停止信号.

3. 任何将数据传送到总线的器件作为发送器任何从总线接收数据的器件为接收器, 主器件和从器件都可以作为发送器或接收器但由主器件控制传送数据.

4.有两根数据线:

SDA : IIC数据传送位

SCL : IIC 时钟控制位

下面对IIC的底层驱动加以说明,并给出汇编和C语言的代码,以AT24C64为例.在这之前先定义一些常量和公共代码:

汇编:

SDA   BIT  P3.            ;数据端
SCL   BIT  P3.            ;时钟端

DELAY : NOP        ;延时子程序,根据单片机的晶振不同,延时长短略有不同
        NOP        ;12MHＺ晶振
        NOP
        NOP
        NOP
        NOP
        RET

Ｃ语言：

sbit SDA = P3.;
sbit SCL = P3.;

void delay(void)       //延时子程序
{
    unsigned char i;
    ;i<;i++);
}

起始信号:

时钟线保持高电平期间,数据线电平从高到低的跳变作为IIC总线的起始信号.

汇编:

       IIC_ST:                ;IIC起始代码
LCALL DELAY
           CLR SCL
LCALL DELAY
        LCALL DELAY
        SETB SDA
LCALL DELAY
        LCALL DELAY
        SETB SCL
LCALL DELAY
        LCALL DELAY
        CLR SDA
LCALL DELAY
LCALL DELAY
        CLR SCL
LCALL DELAY
        RET

C语言:

void iic_start(void)
{
    SCL=;
    delay();
    SDA=;
    delay();
    SCL=;
    delay();
    SDA=;
    delay();
    SCL=;
    delay();
}

停止信号:

时钟线保持高电平期间,数据线电平从低变高.

汇编:

             IIC_SP:
LCALL DELAY
               CLR SCL
LCALL DELAY
LCALL DELAY
                     CLR SDA
LCALL DELAY
LCALL DELAY
                     SETB SCL
LCALL DELAY
LCALL DELAY
                     SETB SDA
LCALL DELAY
                     RET

C语言:

void iic_stop(void)
{
    delay();
    SCL=;
    delay();
    SDA=;
    delay();
    SCL=
    delay();
    SDA=;
    delay();
}

器件寻址:

首先发送一个起始信号,启动发送过程,然后发送它所需要的寻址的从器件的地址.8从位器件地址的高4位固定为1010,接下来的三位为器件的地址位,最低一位作为读写控制位.

1: 表示从器件进行读;

0: 表示对器件进行写.

应答信号:

IIC总线数据传送时,每成功的传送一个字节数据后,接收器都必须产生一个应答信号.应答的器件在第九个时钟周期时将SDA拉低,表示收到一个8位数据.

写操作:(字节模式)

主器件发送起始信号和从器件地址信息(R/W位清0)给从器件,在从器件送回应答信号后,主器件发送两个8位地址字写入从器件的地址指针,主器件在收到从器件的应答信号后,再发送数据到到被寻址的从器件存储单元,从器件再次应答,并在主器件产生停止信号后开始内部数据的擦写.

汇编:

 ;##############写数据到at24c64-ATW2##############
;说明:写一字节数据到at24c64,失败PSW.5置1
;入口参数:A
;出口参数:无
;###############################################
IIC_WB: 

    CLR SCL
J4:
    RLC A
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    MOV SDA,C
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    SETB SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL
    DJNZ R2,J4
    SETB SDA
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    SETB SCL     ;第九个时钟周期
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    JB SDA,J1     ;正常情况下,第九个时钟周期收到的SDA应为低
    CLR SCL      ;释放总线
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR PSW.      ;接收成功
    LJMP edw
J1:
    CLR SCL  ;释放总线
     ;接收失败
edw:  RET

C语言:

void iic_write_byte(unsigned char w_byte)
{
    unsigned char i;
    SCL=;
    ;i<;i++)
    {
        delay();
        if((w_byte<<i)&0x80)
            SDA=;
        else
            SDA=;
        delay();
        SCL=;
        delay();
        SCL=;
    }
    SDA=;
    delay();
    SCL=;  //第九个时钟周期
    delay();
    )  //正常情况下,第九个时钟周期时,收到的SDA应该为低电平
    {           //写入出错
        SCL=;
        PSW.=;  //出错标志
    }
    else
    {             //写入成功
        SCL=;
        PSW.=;  //成功标志
    }
}

读操作:

读操作的初始化方式和写操作一样,仅把R/W位置1.

读操作的种类:

1. 立即/当前地址读(本例未用)

2. 选择/随机读: 允许对任意字节进行读,首先发送起始信号,从器件地址和它想读的字节数数据地址,执行一个伪写操作,在AT24C64应答之后,主器件重新发送起始信号和从器件地址,此时R/W位置1.AT24C64响应并发送应答信号,然后输出所要求的一个8位字节数据.主器件不发送应答信号但产生一个停止信号.

汇编1:

;/** 单字节读 **/
;读出的一个字节存放在A中
IIC_RB:
    CLR A
    CLR C
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY

J5:
    SETB SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    MOV C,SDA
    RLC A
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    DJNZ R2,J5
    CLR SDA
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    SETB SCL   ;第九个时钟周期,应将SDA拉低作为应答信号
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL   ;释放总线
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    SETB SDA
RET

汇编2:

;################序列读最后一字节###############
;读最后一字节时需要发送停止信号
IIC_RL:
    CLR A
    CLR C
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY

    J50: SETB SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY

    MOV C,SDA
    RLC A
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    CLR SCL
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    DJNZ R2,J50
    SETB SDA
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    SETB SCL                ;停止信号
    LCALL DELAY
    LCALL DELAY
    RET

C语言1: 单字节读

unsigned char iic_read_byte(void)
{
    unsigned ;
    delay();
    SCL=;
    delay();
    ;i<;i++)
    {
        SCL=;
        delay();
        j<<=;
        )
            j+=;
        delay();
        SCL=;
        delay();
    }
    SDA=;
    delay();
    SCL=;
    delay();
    SCL=;
    delay();
    SDA=;

    return j;
}

C语言2: 序列读最后一字节

unsigned char iic_read_last_byte(void)
{
    unsigned ;
    delay();
    SCL=;
    delay();
    ;i<;i++)
    {
        SCL=;
        delay();
        j<<=;
        )
            j+=;
        delay();
        SCL=;
        delay();
    }
    SDA=;
    delay();
    SCL=;    //停止信号
    delay();
    return j;
}

举例: 以AT公司生产的IIC器件EEPROM: at24c64为例,对该器件进行读写

1.      原理图

AT24C64器件简介:

2.将位于R0(buf)所指向的地址单元中的COUNT(count)个数据写入AT24C64的ADDRH,ADDRL(addrh,dddrl)地址单元中.(括号内为c语言变量)

汇编:(会用到上面给出的IIC驱动子程序以及定义的一些变量和接口)

ADDRH   EQU 13H
ADDRL   EQU 14H           ;定义读写AT24C64的首地址

STOR1:
          ;写入的字节数
    MOV  ADDRH,#xx    ; 写入到AT24C64的地址字
    MOV  ADDRL,#xx
    LCALL WRDAT     ;将位于R0所指向的地址单元中的COUNT个数据写入
;AT24C64的ADDRH,ADDRL地址单元中

;###########所有参数写入AT24C64,共4字节#################
;说明:将表号和用户电量共四字节数据写入AT24C64中
;入口参数:
;    1.数据间接寻址地址-R0
;    2.写入到AT24C64的地址字-ADDRH,ADDRL
;    3.写入字节数-COUNT
;出口参数:无
;#######################################################

WRDAT:
    LCALL IIC_ST         ;START
    MOV A,#0A0H
    LCALL IIC_WB        ;写器件寻址00H(第一片AT24C64)  将A中的字符发送
    ,WRDAT
    MOV A,ADDRH
    LCALL IIC_WB
    ,WRDAT
    MOV A,ADDRL
    LCALL IIC_WB       ;存储单元地址
    ,WRDAT
    MOV R7,COUNT
WRDAT0:
    MOV A,@R0
    LCALL IIC_WB        ;写入数据
    ,WRDAT
    INC R0
    DJNZ R7,WRDAT0
    LCALL IIC_SP     ;停止
    LCALL DL20MS   ;延时,等待将数据擦写到at24c64中
    RET

C语言:

unsigned char count=0x04;
unsigned char addrh=0xxx;
unsigned char addrl=0xxx;
unsigned char t_buf[];

while(!write_byte(t_buf,addrh,addrl,count));

/*###########所有参数写入AT24C64,共4字节#################
//说明:将表号和用户电量共四字节数据写入AT24C64中
//入口参数:
;    1.数据间接寻址地址-buf
;    2.写入到AT24C64的地址字-addh,addrl
;    3.写入字节数-count
;出口参数:1表示写成功,0表示写失败
;#######################################################*/
bit write_byte(unsigned char * buf,             //
            unsigned char addrh,
            unsigned char addrl,
            unsigned char count)
{
    unsigned char i;
    iic_start();                    //start
    iic_write_byte(0x0a0);          //写器件寻址0x00(第一片at24c64)
    )
        ;
    iic_write_byte(addrh);
    )
        ;
    iic_write_byte(addrl);
    )
        ;
    ;i<count;i++)
    {
        iic_write_byte(*buf);
        )
            ;
        buf++;
    }
    iic_stop();
    ;
}

2.      从at24c64的ADDRH,ADDRL(addrh,addrl)地址单元中读出COUNT(count)个数据存放到单片机R0(buf)指定的地址单元中.(括号中为C语言变量)

汇编: (会用到上面给出的IIC驱动子程序以及定义的一些变量和接口)

ADDRH   EQU 13H
ADDRL   EQU 14H           ;定义读写AT24C64的首地址

STOR1:
              ;读出入的字节数
        MOV  ADDRH,#xx    ; 读入的AT24C64的地址字
        MOV  ADDRL,#xx
        LCALL LDDAT      ; 从at24c64中读数据

;/*############从at24c64中读数据#########################
; 入口参数:
LDDAT:
        LCALL IIC_ST         ;START
        MOV A,#0A0H                ;对器件进行写
        LCALL IIC_WB        ;虚写操作器件寻址00H(第一片AT24C64)
        ,LDDAT
        MOV A,ADDRH
        LCALL IIC_WB       ;
        ,LDDAT
        MOV A,ADDRL
        LCALL IIC_WB        ;虚写存储单元地址
        ,LDDAT
        ;以上为先初始化一个读数据地址
        LCALL IIC_ST         ;START
        MOV A,#0A1H
        LCALL IIC_WB        ;读操作器件寻址00H(第一片AT24C64)
        ,LDDAT
        MOV R7,COUNT
        CJNE R7,#,LD01
        LJMP LDDAT1
LD01:
        DEC R7
LDDAT0:
        LCALL IIC_RB        ;现行地址读(0000H)
        MOV @R0,A
        INC R0
        DJNZ R7,LDDAT0
LDDAT1:
        LCALL IIC_RL            ;读最后一字节,读完后给AT24C64发停止信号
        MOV @R0,A
        inc r0
        LCALL IIC_SP                    ;停止信号
        RET

C语言:

unsigned char count=0x04;
unsigned char addrh=0xxx;
unsigned char addrl=0xxx;
unsigned char r_buf[];
while(!read_byte(r_buf,addrh,addrl,count));
/*            */
bit read_byte(unsigned char *buf,            //存放读到的数据
                 unsigned char addrh,
                 unsigned char addrl,        //要读的数据地址
                 unsigned char count)        //需要读的个数
{
    unsigned char i;
    iic_start();
    iic_write_byte(0x0a0);                 //对器件进行寻址,虚写操作器件 寻址00H(第一片)
    )
        ;
    iic_write_byte(addrh);                  //虚写存储单元地址
    )
        ;
    iic_write_byte(addrl);                   //虚写存储单元地址
    )
        ;
    //以上为初始化一个读数据地址
    iic_start();                            //重发起始信号
    iic_write_byte(0x0a1);                    //对器件读命令
    )
           ;
    )
    {
        *buf=iic_read_last_byte();
        buf++;
    }
    else
    {
        ;i<count;i++)
        {
            *buf=iic_read_byte();
            buf++;
        }
    }
    iic_stop();
    ;
}